丁二烯精餾塔改造實現產品質量升級

馬 林，張星楠，劉景平，馬浩翔

（1.吉林石化公司動力一廠，吉林吉林 132022；2.吉林石化公司倉儲中心，吉林吉林 132022；3.吉林石化公司丙烯腈廠，吉林吉林 132022）

0 引言

吉林石化公司丁二烯裝置采用瑞翁CPB 工藝，從乙烯裂解裝置的裂解C4 中抽提聚合級1,3-丁二烯。裝置原設計丁二烯產品純度為99.45%（質量比），總炔烴含量20 mg/kg。近年來市場對高端丁二烯產品質量提出了更高要求，即總炔烴含量在5 mg/kg 以下，因此對丁二烯裝置精餾塔（C-108、C-109）進行了改造，進一步升級產品質量。

1 改造前精餾塔流程介紹及其狀況

改造前，丁二烯第一精餾塔（C-108）共有70 層（精餾段為1#～10#層、提餾段為11#～70#）F1 浮閥塔板，每層36 個浮閥，塔徑為800 mm，降液管為弓形；第二精餾塔（C-109）共有85 層（精餾段為1#～29#、提餾段為30#～85#）F1 浮閥塔板，每層118 個浮閥，塔徑為1300 mm，降液管為弓形（圖1）。下文中第一精餾塔和第二精餾塔簡稱兩塔。

圖1 精餾塔工藝流程

2019 年12 月對兩塔進行標定，標定負荷為2630 kg/h。由表1 和表2 可以看出，兩塔負荷由原設計的1673 kg/h 提高到2624 kg/h 以后，出現以下4 個問題：①兩塔壓差增大；②精餾塔已經在極限負荷下操作，C-109 塔回流比已由原設計的4.7 提高到5.9，造成兩塔能耗增加較多；③C-109 塔釜排放量過大，導致丁二烯日損失量過大；④在目前負荷下無法生產市場急需的低炔丁二烯。

表1 第一精餾塔（C-108）工藝條件和改造前標定結果

表2 第二精餾塔（C-109）工藝條件和改造前標定結果

2 改造方案

2.1 選用矩形/梯形齒形導向浮閥塔盤的原因[1]

（1）導向浮閥上設置有大小適當的導向孔，在操作中借助導向孔吹出的少量氣體推動塔板上的液體流動，以減小甚至消除塔板上的液面梯度。

（2）導向浮閥為矩形，兩端設有閥腿，在操作中氣體從兩側吹出，氣液方向與塔板上的液流方向相互垂直，可減小塔板上的液體返混程度。而且氣體從閥孔出來后，通過浮閥邊緣的齒縫，被進一步分散撕裂，從而大大提高氣體的分散度和傳質效率。

（3）塔板上的梯形浮閥，適當排布在塔板弓形區，因從梯形浮閥兩側流出的氣體有向前的推力，從而消除塔板上的液體停滯區。

（4）導向浮閥操作時不轉動，不會出現像Fl 浮閥易磨損脫落現象，操作安全可靠。

2.2 實施過程

保持兩塔的塔徑、塔板數、板間距均不變，利用原來的塔支撐圈及焊接件，降液管不作改動，將原F1 型塔盤全部更換成矩形/梯形齒形導向浮閥塔盤，其中C-109 的塔盤在合適的位置加開了篩孔，以提高開孔率（表3）。

表3 組合導向浮閥塔板結構參數

改造后精餾塔塔板效率提高15%左右，處理能力提高30%以上，塔板壓降減小20%左右，1,3-丁二烯產品中總炔烴含量由原設計20 mg/kg 下降到低于5 mg/kg（表4、圖2、圖3）。

表4 雙塔相關設計參數及相應層流體力學計算結果

從表4 可以看出，兩塔設計點均位于負荷性能圖的正常操作范圍內，能夠滿足改造要求（圖2～圖3）。

圖2 C108 塔10#～70#層負荷性能

圖3 C109 塔30#～85#層負荷性能

3 改造效果

丁二烯裝置丁二烯精餾塔C-108/C-109 兩塔改造于2020 年9 月中旬裝置檢修期間進行實施，僅用時2 d 原155 層F1 型浮閥塔盤全部一代一更換為矩形/梯形齒形導向浮閥塔盤。改造后裝置于9 月下旬投用，分離效率明顯提高：兩塔在開車脫水、脫炔階段分離效果已明顯顯現，從進料到合格產出產品由原來的48 h 縮短到36 h；第二精餾塔C-109 塔頂1,3-丁二烯產品中總炔烴含量，由原設計低于20 mg/kg 下降至低于5 mg/kg；兩塔壓差恒定為30 kPa/38 kPa，低于設計值50 kPa/60 kPa 和改造前值50 kPa/65 kPa；改造前曾多次發生過塔壓差波動，影響產品質量，改造后未發生過壓差波動現象，始終可以穩定生產總炔烴低于5 mg/kg 的丁二烯產品（表5、表6）。上述兩塔及再沸器到目前已運行4 個月，未發現堵塞跡象。

表5 第一精餾塔（C-108）改造前后標定結果比較

表6 第二精餾塔（C-109）改造前后標定結果比較

10 月1 日—10 月7 日，在采樣點S122 每天采樣一次，標定丁二烯產品總炔烴含量，數據分別為5 mg/kg、2 mg/kg、4 mg/kg、5 mg/kg、3 mg/kg、4 mg/kg、3 mg/kg，平均值為4 mg/kg。

4 結束語

石化公司丁二烯裝置丁二烯精餾塔（C-108、C-109）兩塔改造，具有投資較少、見效快的特點，實現了產品質量升級、裝置節能減排的目的。

（1）1,3-丁二烯產品中總炔烴含量由原設計低于20 mg/kg下降至低于5 mg/kg，同時丁二烯產品由99.45% 提高到了99.85%，達到次改造目的。

（2）經過改造，按照目前狀況每年（按每年有1/2 的時間生產高純低炔丁二烯）可減少C-109 塔釜排放丁二烯73.4×4000=293 600 kg。

（3）C-108 塔與C-109 塔的塔壓差由原來的55 kPa/65 kPa 降為30 kPa/38 kPa，提高塔的分離效率，降低塔的熱負荷，裝置的整體能耗降低。

（4）從目前塔的各參數分析，運行4 個月來，塔無堵塞跡象，預計兩塔的運行周期將會延長。

總之，石化公司丁二烯裝置丁二烯精餾塔C-108/C-109 的改造項目非常成功，實現了產品升級的目的。